Вплив методів переробки целюлози на ступінь вилучення фенольних і барвних речовин із шкірки червоних сортів.

В.А. Виноградов, д.т.н., завідувач кафедри технологічного обладнання,
В.А. Загоруйко, д.т.н., проф., чл.-кор. УААН, заступник директора з наукової роботи (виноробство),
А.Ю.  Макагонов, аспірант,
Національний інститут винограду і вина «Магарач»,
Т.Ю. Брановнська, к.б.н., доцент кафедри органічної та біологічної хімії
Таврійський національний університет ім. Вернадського

ВПЛИВ КОМБІНОВАНИХ СПОСОБІВ ОБРОБКИ ПУШОМ НА СТУПІНЬ ЕКСТРАКЦІЇ ФЕНОЛЬНИХ ТА ФАРВУВАЛЬНИХ РЕЧОВИН ІЗ ШКІРКИ ЧЕРВОНИХ СОРТІВ ВИНОГРАДУ

Наведено результати досліджень по екстракції фенольних речовин і антоціанів при сумісному застосуванні різних методів впливу на пульпу.

При виготовленні червоних столових вин найважливішою технологічною операцією є екстракція фенольних речовин, у тому числі барвників, із шкірки винограду [1]. Процес вилучення цих речовин із шкірки винограду є складним масообмінним процесом виробництва вина, що відбувається в системі з твердою фазою і залежить від різних факторів [2, 3].
Для вилучення фенольних і барвних речовин із шкірки винограду при виробництві червоних столових вин нині використовують різні технологічні прийоми та методи: настоювання мезги тривалий час [4, 5]; використання теплової енергії (нагрівання свіжопідготовленої мезги [6]; нагрівання відцідженої мезги [7]; екстракція мезги гарячим суслом [7], мікрохвильовий нагрів мезги [8, 9]; обробка цілого винограду інфрачервоними променями [1]; обробка мезги електромагнітним випромінюванням [10]; обробка лазерним випромінюванням [11,12]; метод flash detente, який полягає у швидкій термічній обробці (менше 4 хвилини) при високій температурі (більше 80°С) пульпи з наступним приміщенням у високий вакуум [13]); вуглекислотна мацерація м'якоті, цілих або частково подрібнених ягід винограду [14]; холодна мацерація з дозуванням рідкого або газоподібного вуглекислого газу в мезгу [15]; обробка пульпи ферментними препаратами [16]; механічний вплив на мезгу (перемішування мезги мішалками та насосними агрегатами [1], рециркуляція мезги в процесі бродіння [17]; обробка мезги низькочастотною вібрацією [18]; використання конвективного масопереносу між дисперсними потоками [19]); бродіння мезги з плаваючою «шапкою», із зануреною «шапкою» [1]; бродіння мезги з гребнями [1] та ін.
Аналіз запропонованих способів екстрагування показує, що в основному вони зводяться до термічного, ферментативного та механічного способів впливу на пульпу.
Як правило, при виробництві червоних столових вин використовується один, рідше два з описаних вище способів вилучення фенольних і фарбувальних речовин з виноградної шкірки. Водночас застосування того чи іншого методу не завжди достатньо для досягнення необхідної масової концентрації фенольних речовин, у тому числі й барвників. Відзначено, що чим нижчий технологічний запас фенольних речовин у шкірці винограду, тим суворіші умови необхідно використовувати для їх екстракції [16]. У зв'язку з цим одним із шляхів досягнення необхідної ефективності екстракції, на нашу думку, є комбіноване використання різних методів екстракції.
Метою даної роботи було вивчення різних методів екстрагування фенольних речовин, у тому числі барвників, із шкірки винограду червоних сортів винограду з їх комплексним сумісним використанням.
Дослідження проводили на червоних сортах винограду Каберне Совіньйон, Сапераві та Мерло в технічній стадії зрілості та відповідають вимогам ДСТУ 2366-94 «Виноград свіжий технічний. Технічні думки» (COT de San Daniel, 2009). Як контроль використовували настій м’якоті без змішування та обробки. У дослідженнях використовувалися механічні методи впливу на пульпу: періодичне перемішування (кожні 8 годин) і низькочастотна вібрація (частота коливань 50 Гц, тривалість впливу 3 хвилини), а також термічна обробка пульпи (температура нагрівання 60°С) і обробка пульпи ферментним препаратом Trenolin Opti німецької компанії Erbslö Geisenheim. (доза 0,015 г/дм3).
Для виробництва целюлози використовували відцентровий дробарно-гребінчастий сепаратор типу ЦДГ. Приготування виноматеріалів проводили в умовах мікровиноробства в тарі місткістю 50 дм3.
Фізико-хімічні показники якості сусла та виноматеріалів оцінювали за загальноприйнятими та атестованими в енохімії методами [20].
Результати досліджень ступеню вилучення фенольних речовин і антоціанів (у частках технологічного запасу) з шкірки винограду при застосуванні різними методами, а також при їх сумісному застосуванні наведені в табл. 1 і 2.

Таблиця 2
Ступінь вилучення антоціанів із шкірки винограду при сумісному застосуванні різними методами (в частках технологічного запасу)


Методи впливу на пульпу

Сорт винограду

Каберне Совіньон

Сапераві

Мерло

перед натисканням

готовий виноматеріал

перед натисканням

готовий виноматеріал

перед натисканням

готовий виноматеріал

Технологічний запас, мг/дм3

1135

1300

875

Без механічного перемішування, нагрівання та застосування ферментних препаратів - контроль

0,1979

0,1405

0,2814

0,2145

0,2179

0,1609

Вібролікування (3 хв.)

0,2649

0,2335

0,3021

0,2685

0,2919

0,1722

Вібраційна обробка (3 хв.) + нагрівання пульпи (T=60°C)

0,2844

0,2553

0,3002

0,2583

0,3264

0,2410

Вібраційна обробка (3 хв.) + ензимна обробка (доза 0,015 г/дм3)

0,2734

0,2357

0,3239

0,2984

0,3363

0,2399

Механічне перемішування (через 8 годин) + ферментативна обробка (доза 0,015 г/дм3)

0,2649

0,2335

0,3161

0,2897

0,3131

0,2179

Вібраційна обробка (3 хв.) + ферментативна обробка (доза 0,015 г/дм3) + нагрівання пульпи (T=60°C)

0,3530

0,3178

0,3837

0,3293

0,3555

0,2685

Механічне перемішування (через 8 годин) + підігрів пульпи (Т=60°С) + ферментативна обробка (доза 0,015 г/дм3)

0,3040

0,2855

0,3245

0,3004

0,3215

0,1956

Коефіцієнти вилучення фенольних речовин і антоціанів для різних методів вилучення


Спосіб переробки целюлози

Сорт винограду

Каберне Совіньон

Сапераві

Мерло

фенольні речовини

антоціани

фенольні речовини

антоціани

фенольні речовини

антоціани

Без механічного перемішування, нагрівання та застосування ферментних препаратів - контроль

0,60

0,20

0,75

0,28

0,63

0,22

Вібролікування (3 хв.)

1.19

1.30

1.04

1.07

1.06

1.34

Нагрівання пульпи (T=60°C)

1.17

1.11

1.03

1.01

1.20

1.11

Ферментна обробка (доза 0,015 г/дм3)

1.14

1.07

1.07

1.07

1.13

1.15

Вібраційна обробка (3 хв.) + нагрівання пульпи (T=60°C)

1.40

1.44

1.07

1.15

1.27

1.49

Вібраційна обробка (3 хв.) + ензимна обробка (доза 0,015 г/дм3)

1.36

1.38

1.11

1.15

1.20

1.54

Механічне перемішування (через 8 годин) + ферментативна обробка (доза 0,015 г/дм3)

1.30

1.34

1.10

1.12

1.11

1.44

Вібраційна обробка (3 хв.) + ферментативна обробка (доза 0,015 г/дм3) + нагрівання пульпи (T=60°C)

1.56

1.78

1.14

1.36

1.37

1.63

Механічне перемішування (через 8 годин)

1.14

1.25

1.03

1.05

1.01

1.25

Механічне перемішування (через 8 годин) + підігрів пульпи (Т=60°С) + ферментативна обробка (доза 0,015 г/дм3)

1.48

1.54

1.10

1.15

1.23

1.48

Настій на м'якоті без додаткового впливу дозволяє витягти залежно від сорту винограду від 60 до 75% фенольних речовин, у тому числі 20-28% антоціанів. Вібраційна обробка пульпи порівняно з контролем дозволяє підвищити ступінь вилучення фенольних речовин на 4,2-19,3%, антоціанів – на 7,0-34,0%. Додатковий підігрів мезги разом з віброобробкою дозволяє порівняно з контролем підвищити ступінь вилучення фенольних речовин на 7,0-39,9%, а антоціанів на 7,0-49,8%. Додаткова обробка м'якоті ферментним препаратом разом з її низькочастотною віброобробкою дозволяє порівняно з настоюванням підвищити ступінь вилучення фенольних речовин на 11,1-36,0%, антоціанів - на 15,1-54,3%. Сумісне використання відразу трьох способів екстрагування (низькочастотна віброобробка, обробка ферментним препаратом і термічна обробка м'якоті) порівняно з контрольним дослідом - тривале настоювання на м'якоті дозволяє підвищити ступінь екстракції фенольних речовин до 13,8-55,7%, а антоціанів - 36,4-78,4%.  Подібна тенденція спостерігається і при сумісному застосуванні механічного перемішування, обробки ферментним препаратом і термічної обробки мезги: ступінь вилучення фенольних речовин вищий порівняно з контролем на 10,0-47,7%, антоціанів – на 15,3-61,3%. Дослідження показують, що низькочастотна вібраційна обробка з точки зору ефективності вилучення фенольних речовин, у тому числі барвників, дозволяє досягти кращих результатів. Дослідження також показали, що процес вилучення фенольних речовин і антоціанів з виноградної шкірки сильно залежить від сорту винограду.
Аналіз результатів досліджень дозволяє зробити висновок, що застосування комбінованих методів впливу на м’якоть значно підвищує ступінь вилучення фенольних речовин із шкірки винограду.
Приймемо таке позначення коефіцієнта вилучення γ:
(1)
де μ – масова концентрація фенольних речовин або антоціанів у виноматеріалі (суслі), мг/дм3;
∑Ф - технологічний запас фенольних речовин або антоціанів у винограді, мг/дм3.
Математична обробка дослідів дозволила визначити середні значення коефіцієнтів вилучення фенольних речовин і антоціанів при застосуванні різних методів впливу на пульпу (табл. 3).
У результаті величина ступеня вилучення γe при сумісному застосуванні різних методів впливу на пульпу може бути визначена наступним співвідношенням:
(2)
де γо – коефіцієнт вилучення при тривалому настоюванні пульпи;
- коефіцієнти вилучення для різних методів впливу на пульпу.
Розрахункові значення коефіцієнта вилучення γe відрізняються від фактичних не більш ніж на ±5%.
Таким чином, використовуючи отримані дані та залежність (2), можна прогнозувати та отримувати виноматеріал із заданими масовими концентраціями фенольних речовин та антоціанів, а також підбирати той чи інший метод екстракції для досягнення певного технологічного ефекту.

Таблиця 1
Ступінь вилучення фенольних речовин із шкірки винограду при сумісному застосуванні різними методами (в частках технологічного запасу)


Методи впливу на пульпу

Сорт винограду

Каберне Совіньон

Сапераві

Мерло

перед натисканням

готовий виноматеріал

перед натисканням

готовий виноматеріал

перед натисканням

готовий виноматеріал

Технологічний запас, мг/дм3

1760 рік

1990 рік

1435

Без механічного перемішування, нагрівання та застосування ферментних препаратів - контроль

0,6004

0,4214

0,7475

0,6320

0,6342

0,5114

Вібролікування (3 хв.)

0,7160

0,6097

0,7791

0,7163

0,6737

0,5640

Вібраційна обробка (3 хв.) + нагрівання пульпи (T=60°C)

0,8401

0,7064

0,7997

0,6873

0,8056

0,6854

Вібраційна обробка (3 хв.) + ензимна обробка (доза 0,015 г/дм3)

0,8164

0,7312

0,8303

0,7751

0,7628

0,5734

Механічне перемішування (через 8 годин) + ферментативна обробка (доза 0,015 г/дм3)

0,7809

0,6633

0,8193

0,7682

0,7023

0,5435

Вібраційна обробка (3 хв.) + ферментативна обробка (доза 0,015 г/дм3) + нагрівання пульпи (T=60°C)

0,9346

0,8767

0,8505

0,8003

0,8679

0,7695

Механічне перемішування (через 8 годин) + підігрів пульпи (Т=60°С) + ферментативна обробка (доза 0,015 г/дм3)

0,8866

0,7974

0,8224

0,7663

0,7824

0,6879

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

  • Валуйко Г. Г. Біохімія і технологія червоних вин. М.: Харчова промисловість, 1973. - 296 с.
  • Аношин І. М. Теоретичні основи масообмінних процесів у харчових виробництвах. - М.: Харчова промисловість, 1970. - 344 с.
  • Касаткін А. Г. Основні процеси та апарати хімічної технології. - М.: Хімія, 1971. - 784 с.
  • Процес мацерації під час виноробства, екстрагування антоціанів із виноградної шкірки у вино / Ромеро-Каскалес Інмакілада, Фернандес-Фернандес Хосе І., Лопес-Рока Лос М., Гомес-Плаза Тнкарна // Eur. Харчова рез. і технол. - 2005.- 221. - No 1-2. - С.163-167.
  • Іванютіна А.І. Розробка поточної технології приготування білих і червоних кріплених вин, які вимагають контакту з мезгою. Автореферат. дис. ...канд. техн. Sci. – Одеса, 1972. – 30 с.
  • Валуйко Г.Г., Іванютіна А.І. Екстракція барвників і дубильних речовин з м'якоті винограду // Науково-технічні відомості виноробної промисловості. – 1967. – Вип. 2. - С.22-25.
  • Валуйко Г.Г. Технологія приготування червоних вин. Технологічні процеси у виноробстві. – Кишинів: Штіінца, 1981. – С.87-93.
  • Дослідження впливу мікрохвильового нагрівання м’якоті винограду на процес сепарування та фізико-хімічні показники сусла / Тихонов В.П., Виноградов В.А., Загоруйко В.А., Гержикова В.Т., Тимофєєв Р.Г., Чаплигіна Н.Б., Коржов В.Д., Владимирова Л.Г. Рябініна О.В. // Сб. наукових праць ІV&V «Магарач», вип. XXX. – Ялта: ІВіВ «Магарач», 1999. – С.112-114.
  • Удосконалення процесу вилучення антоціанів із рослинної сировини шляхом впливу мікрохвильового випромінювання // Тырсін Ю.А., Рамазанова Л.А., Ісмаїлов Є.Ш., Даудова Т.Н. // Зберігання та переробка сільськогосподарської сировини.- 2005.- N:6.- С.40-41.
  • Узун Л.Н., Христюк В.Т. Зміна вмісту фенольних речовин у виноматеріалі в результаті обробки мезги електромагнітним випромінюванням // Вісник ВНЗ. Харчова технологія. - 2003. - No 5-6. - С.44-45.
  • Ісмаїлов Є.Ш., Даудова Т.Н., Джаруллаєв Д.С. Новий метод інтенсифікації процесу екстракції // Харчова промисловість. - 2005. - № 10. - С.32.
  • Лазерне випромінювання як спосіб інтенсифікації процесу екстракції харчових барвників // Тырсин Ю.А., Рамазанова Л.А., Исмаилов Е.И., Даудова Т.Н. // Зберігання та переробка сільськогосподарської сировини. - 2005. - № 5. - С.30.
  • Брошура Materiel Pera. Технологія Flash driente. Valoriser vos vins rouges. – Франція, 2009.- 4 с.
  • Гологан Г.Т. Вуглекислотна мацерація у виробництві білих і червоних столових, кріплених і десертних вин // Експрес-інформація. Досвід вітчизняного виробництва. Виноробна промисловість. М.: ПНИИ-ТЕИПП, 1985.- Вип. 1.- С.1-7.
  • Сташинов Г.Ю., Федосова Т.І. Кріомацерація у виробництві високоякісних вин // Виноробство і виноградарство. - 2002. - № 2. - С.24-26.
  • Ефективність використання ферментних препаратів у виробництві червоних столових вин // Панасюк А.Л., Кузьміна Є.І., Лінецька А.Є., Станкевич О.С. // Харчова і переробна промисловість Казахстану. - 2005 рік.
  • № 3.- С. 18-19.
  • Станчев П.Д. Вивчення поліфенольних речовин сорту винограду Мавруд та їх перетворень у процесі приготування столових червоних вин. Автореферат. дис. ...канд. техн. Sci. Краснодар: Краснодарський політехнічний інститут, 1973. - 34.
  • Виноградов В.А., Загоруйко В.А., Макагонов А.Ю. Інтенсифікація вилучення фенольних і барвних речовин із шкірки винограду за допомогою низькочастотної вібрації // Виноградарство і виноробство. сб. наукових праць НІВіВ «Магарач». - Т.XXXVIII. - 2008. - С.128-131.
  • Алієв М.Р., Алієв Р.З., Кайшев В.Г. Вилучення мезги, опадів і барди у виробництві вин і коньяків // Виноробство і виноградарство. – 2005. – № 3. – С. 12-14.
  • Методи технохімічного контролю у виноробстві / За ред. Гержикова В.Г. 2-е вид. – Сімферополь : Таврида, 2009. – 304 с.






    • Ще почитати:

    Міжнародні відносини о найменуванні шампанського та хереса

    В чому різниця між шампанським, просеко та ігристим вином?

    Отримання червоних ігристих вин пляшковим способом з винограду перспективних сортів

    Ігристі вина

    Токайські вина

    У нашому блозі «Приватна Марка» багато цікавого контенту: новинки ринку виноробства, крафтові рецепти наших технологів, влоги на різні теми. Дистиляція, крафтові винокурні, виробництво крафтового сидру, крафтовий квас, рецептура сидру, виробництво крафтових напоїв за нашими рецептами, виробництво спирту в промислових масштабах. Це та багато іншого цікавого у блозі «Приватна Марка Україна» та мережі магазинів «Винороб».

    Наприклад, ви вирішили відкрити сироварню, ковбасний цех або почати пекти крафтовий хліб — welcome! Ми завжди допоможемо: надамо рецептуру, забезпечимо всі витратні матеріали, відправимо нашого технолога, складемо технологічну карту, встановимо все обладнання, сертифікуємо виробництво, відкриємо для вас завод з нуля, виноробні, цехи, виноградники, налагодимо готовий продукт із виходом на ринок. Ми — компанія повного циклу: маємо багато представництв по всьому світу. Потрібна склотара, склобанки, медичний посуд, лабораторний посуд чи лабораторне обладнання — звертайтеся! У наших складах понад 900 тис. найменувань товарів та обладнання. Звертайтеся, не вагайтеся! Не важливо, де ви знаходитесь — у СНД, Європі, Америці чи Азії: ми маємо великий досвід. Privatna Marka йде в ногу з технологіями та інноваціями. Ми 20 років на ринку та відправили понад 1 млн посилок своїм клієнтам. Втілили багато креативних проєктів. Відкрили низку підприємств харчової промисловості, а також у непродовольчій та продовольчій групах технічних виробів. Втілили 147 комерційних проєктів у країнах СНД. Виробляємо 70 видів продукції власного виробництва в Україні, Німеччині та Китаї. У блозі ще більше цікавого та корисного.

    Консультації за тел. +380 (67) 440-70-90
    https://privatnamarka.com/
    https://www.instagram.com/privatnamarka?igsh=MWt0NzNxbHJrbXh4ZQ==\
    https://www.facebook.com/Privatnamarka
    https://youtube.com/@privatnamarkacom?si=P5RH_spetEP3x_RQ\